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Chemical and pharmacological research for Sect. Aptera (Gentiana)

龙胆属秦艽组植物的化学成分和药理作用研究进展



全 文 :龙胆属秦艽组植物的化学成分和药理作用研究进展
穆祯强1,于洋1,高昊2,3,焦伟华1,姚新生1,2,3
(1.沈阳药科大学 中药学院,辽宁 沈阳 100016;
2.暨南大学 药学院 中药及天然药物研究所,广东 广州 510632;
3.暨南大学 中药药效物质基础及创新药物研究广东省重点实验室,广东 广州 510632)
[摘要] 龙胆属秦艽组植物是传统中药秦艽的基原植物。秦艽组植物主要含有环烯醚萜、三萜和甾体等成分,其主要药
理作用是抗炎镇痛及健胃抑菌等。作者系统总结了关于这些化学成分和药理作用的研究进展,为秦艽组植物的进一步开发
利用提供参考。
[关键词] 龙胆属;秦艽组;化学成分;药理作用;环烯醚萜
[收稿日期] 20090115
[基金项目] 国家自然科学基金项目(30701047);教育部科学技术
研究重点项目(208173)
[通信作者] 姚新生,Tel:(020)85225849,Email:yaoxinsheng@
vip.tom.com
  秦艽组Sect.ApteraKusnez.是龙胆科Gentianaceae龙胆
属GentianaL.植物的15个组(section)之一[1]。本组植物约
20种,分布于欧亚大陆中部,我国至少有16种,主要在地势
偏高的西北地区,以川西和藏东为中心[24]。早在20世纪
60年代,经夏光成等学者考证,确定该组植物是中药秦艽的
植物基原,以根入药,其中有 9种作为商品秦艽流通[5]。
《中国药典》一部(2005年版)收载大叶秦艽 G.macrophyla
Pal.,粗茎秦艽G.crasicaulisDuthieexBurkil,麻花秦艽G.
stramineaMaxim.和达乌里秦艽 G.dahuricaFisch.等4种作
为中药秦艽的植物基原。秦艽是重要的传统中药之一,始载
于《神农本草经》,列为中品,性味苦、平,微寒,归胃、肝、胆
经。可祛风湿,舒经络,清虚热,利湿退黄[6]。
自确定秦艽组植物是中药秦艽的植物基原以来,特别是
20世纪90年代以来,围绕中药秦艽在治疗风湿痹痛中的重
要作用,对该组植物的化学成分、药理作用、资源和质量控制
等开展了大量广泛的研究,取得众多成果[79]。本文对近20
年来秦艽组植物的化学成分和药理作用研究进展进行系统
总结,为进一步的深入开发和合理利用提供参考。
1 秦艽组植物概况
秦艽组由N.I.Kusnezow于1893年建立,是龙胆属真
龙胆亚属Subgen.Eugentiana中的1个组,当时描述全世界
本组植物17种。20世纪30年代,又有数位国内外学者对该
组植物进行研究、整理,发现了一些新种,建立了分种检索
表。20世纪60年代,马毓泉等学者对我国秦艽组植物作了
系统的分类研究[2]。至80年代,《西藏植物志》和《中国植
物志》的出版更进一步丰富了该组植物的品种,迄今共有20
余种。
本组植物为多年生草本,分布在海拔600~4500m,以
3000~4000m分布的种类较多;生长在山地或高原的草地、
林缘或灌丛中,喜较湿润与腐殖质较丰富的土壤和阳光较充
足的地方[2]。
虽然秦艽组有多种植物作为药用,《中国药典》(2005年
版)也收载了4种,但国内外学者的研究还是集中于大叶秦
艽,而历代本草的记载也是以大叶秦艽为秦艽正品[56]。此
外,达乌里秦艽、粗茎秦艽和西藏秦艽 G.tibeticaKingex
Hook.f.等也有研究。
2 化学成分
2.1 环烯醚萜类(iridoids)
环烯醚萜是整个龙胆科植物的特征性成分,也是其主要
药用成分和苦味成分。迄今,已从秦艽组植物中分离得到:
环烯醚萜苷(分C9和C10两种骨架)、简单裂环烯醚萜苷、
带芳基的裂环烯醚萜苷和复杂非苷裂环烯醚萜等类型化合
物。
2.1.1 环烯醚萜苷(C9和 C10骨架) 在该组植物中发
现的此类环烯醚萜苷仅2个,即从大叶秦艽根部分到的 C9
骨架的harpagoside(1)[10]和从西藏秦艽分到的 C10骨架的
loganicacid(2)[11]。
2.1.2 简单裂环烯醚萜苷 秦艽组植物中的裂环烯醚萜苷
往往是7位羟基和11位羧基脱水形成六元环内酯结构,8
位和10位通常成碳碳双键,变化多发生在5,6位的成键和
取代情况。这类成分在龙胆属和亲缘关系较近的獐牙菜属
SwertiaL.中颇为常见,且含量较大,药理作用研究较多。如
龙胆苦苷(gentiopicroside)[1015]有保肝[1621]、抑菌[2223]、抗
炎[2425]和抗病毒[2627]等多方面作用。作为獐牙菜属植物的
1个主要成分獐牙菜苷(sweroside)也多次从秦艽组植物中
分得[1314],其在麻花秦艽根中的平均含量为 0258%[28]。
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另外,它们的葡萄糖基衍生物 6′OβDglucosylgentiopicro
side(3)[1213]和swertiapunimarin(4)[13]也从该组植物大叶秦
艽分离得到,像这种双糖苷在环烯醚萜类化合物中是较为少
见的。陈千良等还从大叶秦艽得到獐牙菜属植物的另1个
主要成分獐芽菜苦苷(swertiamarin)[12],刘艳红等从中分得
1个新的裂环烯醚萜苷,命名为秦艽苷(qinjiaoside,5)[10];谭
仁祥等从西藏秦艽分到 1个 8,10位饱和的 8hydroxy10
hydrosweroside(6)[11]。
2.1.3 带芳基的裂环烯醚萜苷 20世纪90年代中后期,
在该组植物中发现了很多糖基高度乙酰化且带芳环的裂环
烯醚萜苷,包括 trifloroside(7)[11,1314]和 rindoside(8)[11,1314]
macrophylosideA(9)[13]和 B(10)[13]。天然产物中,这种糖
基二苯甲酰化的裂环烯醚萜苷是极为罕见的。类似的还有
从管花秦艽 G.siphonanthaMaxim.exKusnez.中分到的2′
gentisoylgelidoside(11)[14]和从西藏秦艽中分到的 isomacro
phyloside(12)[11]。
除此之外,也得到了糖基没有被乙酰化的6′gentisoyl8
epikingiside(13)[14]和 2′(2,3dihydroxybenzoyl)sweroside
(14)[11]等带芳基的裂环烯醚萜苷。
2.1.4 复杂非苷裂环烯醚萜 这类环烯醚萜是在经典环烯
醚萜骨架的基础上经氧化、还原、水合、脱水及重排等反应转
变而来,结构多样,共同点是都不连有糖基,一般不具备环烯
醚萜的经典骨架。从秦艽组植物中分到的该类化合物,迄今
仅有1个,即gentiolactone(15)[14]。环烯醚萜结构见图1。
图1 秦艽组植物中的环烯醚萜类成分结构式
2.2 三萜、甾体类
龙胆属植物中较少发现有这类成分,但是,张益军等从
西藏秦艽的非药用部位花中分到了2个新的 A环带4个羟
基的五环三萜 lα,2α,3β,24tetrahydroxyolean12en28oic
acid(16)[15]和 lα,2α,3β,24tetrahydroxyursa12,20(30)
dien28oicacid(17)[15],还有乌苏酸[15]及其衍生物2αhy
droxylursoticacid[15]。此后,又从该组植物陆续分出了齐墩
果酸[1114,29]、α香树脂[13]、β谷甾醇[11,1314,30]、豆甾醇[13]、胡
萝卜苷[1011,1315]和 βsitosterol3Ogentiobioside[10,13]等成分。
最近,从陕西产大叶秦艽中又得到1个A环开裂的五环三萜
栎瘿 酸 (roburicacid,18)[12,29]。三 萜 类 成 分 的 结 构
式见图2。
图2 秦艽组植物中的三萜、黄酮、苯甲酸衍生物
等化合物结构式
2.3 黄酮类
在研究大叶秦艽时,除从中得到一系列糖基酰化的裂环
烯醚萜苷外还同时发现了一些黄酮类成分,有已知的二氢黄
酮kurarinone(19)[13]、kushenolⅠ(20)[13]和黄酮碳苷异牡荆苷
isovitexin(21)[13]等,还有色原酮化合物2methoxyanofinicacid
(22)[13]及其糖酯macrophylosideC(23)[13]和D(24)[13]等。
抗真菌活性测试显示[13],2methoxyanofinicacid(22)对
植物真菌Cladosporiumcucumerinum有抑制活性(在 TLC平
板上的最小抑制量为 05μg,阳性对照药 propiconazole为
01μg)。构效关系研究表明,化合物22的1位羧基酯化后
(22a)对植物真菌C.cucumerinum的生长抑制作用减弱(最
小抑制量为10μg)但却表现对人致病真菌 Candidaalbicans
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的抑制(最小抑制量5μg,阳性药 miconazole为0001μg);
当2位甲氧基被羟基取代后(即anofinicacid,22b)其抗真菌
活性显著减弱,若再将 1位羧基糖酯化则活性完全消失。
kurarinone(19)也在测试中表现出抗 C.cucumerinum和 C.
albicans活性(最小抑制量均为5μg,抗C.albicans的阳性对
照药miconazole为0001μg),但3β位羟基的引入(即kush
enolⅠ(20)则使其抗C.cucumerinum活性减弱(50μg)而抗
C.albicans活性消失(>200μg)。黄酮类成分的结构式见
图2。
2.4 苯甲酸及其衍生物
最早发现的这类成分是1996年谭仁祥等在大叶秦艽中
分到的 methyl2hydroxy3(1βDglucopyranosyl)oxybenzoate
(25)[13],巧合的是,该结构与同时分到的裂环烯醚萜苷
7~10的糖基苯甲酰侧链类同。两年后,他们又从西藏秦艽
中得到一个邻氨基苯甲酸衍生物ethylNdocosanoylanthrani
late(26)[11],且证明有抑制人致病真菌 Candidaalbicans和
Aspergilusflavus生长的作用。这是首次从龙胆科植物中发
现这类成分,从而在化学分类学上又一次揭示了该科植物的
化学多样性。
此后,陈千良等在研究陕西产大叶秦艽时又发现了2个
具有苯甲酰基本母核的新化合物红白金花酸5carboxyl3,4
dihydrogen1H2benzopyran1one(27)[12,29]和 Npentacosyl
2carboxybenzoylamide(28)[29],后者命作秦艽酰胺。从该组
植物中得到的这类成分还有已知化合物红白金花内酯eryth
rocentaurin(29)[12,29]、苯甲酰胺[30]和苯甲酸[31]等。苯甲酸
衍生物的结构见图2。
2.5 其他化合物
在研究大叶秦艽时得到了龙胆二糖 gentiobiose[13]。用
苯酚硫酸分光光度法测定麻花秦艽中的多糖质量分数为
256%,多糖具有抗衰老、抗溃疡、抗肿瘤和降血脂等功
效[32]。
褪黑色素melatonin[33]是一种抗氧剂,广泛存在于动植
物和微生物体内。用固相萃取液质联用(SPEHPLCMS)测
定大叶秦艽中的melatonin质量分数为180ng·g-1,而正常
生理水平下的 melatonin血浆质量浓度仅为 10~60ng·
L-1[33],这为揭示秦艽乃至其他药用植物的有效成分提供了
新的信息。
用液质联用(HPLCMS)检测到麻花秦艽和达乌里秦艽
中含有多种C30以下游离脂肪酸,尤其以 C16,C24,C26
和C28含量最大[34]。而此前,韦欣和近藤嘉和等人又正好
分别从粗茎秦艽和大叶秦艽中分得过棕榈酸 plamiticacid
(C16脂肪酸)[35]和褐煤酸motanicacid(C28脂肪酸)[36]。
关于秦艽组植物的化学研究,最后不得不提的是生物
碱。20世纪六、七十年代,国内外学者从秦艽组植物中得到
了很多吡啶类型的单萜生物碱成分并进行了系统的抗炎镇
痛等药理学研究,特别是秦艽碱甲gentianine(30),认为这可
能是秦艽的主要活性成分。而几乎与此同时,有人就注意到
了这可能是提取过程中的人工产物并就此进行了深入研究。
现在大多数学者都认为,秦艽组植物本身并不含有生物碱,
这些生物碱是在提取过程中加入氨水,由龙胆苦苷等环烯醚
萜转化而来。尽管如此,由于秦艽碱甲的抗炎镇痛作用确实
部分的代表了秦艽的祛风湿痹痛之功,人们并没有放弃对它
的研究。杨肖锋等从药物代谢的角度研究发现,秦艽主要成
分龙胆苦苷在体外经 Wistar大鼠和健康人粪便可转化生成
秦艽碱甲等生物碱;在体内,大鼠灌服龙胆苦苷后血清中秦
艽碱甲的出现与龙胆苦苷的抗炎药效在时间上很一
致[3738]。此外,秦艽的另一成分 swertiamarin也可经人肠道
细菌转化成秦艽碱甲[39]。以上结果提示,gentianine(30)在
龙胆苦苷和秦艽发挥抗炎作用的过程中很可能扮演着重要
角色。
3 药理作用
秦艽有祛风湿、舒经络之功,主治风湿痹痛、筋骨拘挛
等[6]。因此,人们对该组植物,特别是大叶秦艽的抗炎镇痛、
治风湿作用及机制进行了大量现代药理学研究。
3.1 抗炎镇痛
在比较粗茎秦艽、大叶秦艽、麻花秦艽和甘南秦艽 G.
gannanesisY.WangetZ.C.Lou的抗炎、镇痛作用时发现,
在相当于每kg体重(12~76)g生药的剂量范围内灌服4
种秦艽的水提物和醇提物可抑制巴豆油引起的昆明种小鼠
耳廓肿胀和醋酸引发的雄性小鼠扭体反应,与空白对照有显
著性差异。粗茎秦艽的作用比其他3种明显,醇提物作用略
强于水提物。此外,粗茎秦艽提取物还抑制角叉菜胶引起的
雄性Wistar大鼠足跖肿胀,其余3种无此作用,怀疑与剂量
不足有关[40]。大叶秦艽65%乙醇回流提取物和麻花秦艽水
煎煮、95%乙醇回流提取物也能分别减轻蛋清引起的小鼠足
跖肿胀和角叉菜胶所致的Wistar大鼠足跖肿胀,前者还显著
降低醋酸引起的小鼠腹腔毛细血管通透性增加,剂量分别相
当于每kg体重20g和10g生药,且连续灌胃给药3d和7
d[4142]。
麻花秦艽水煎煮和95%乙醇回流提取物在抗炎镇痛时
降低炎性部位的PGE2含量接近40%
[42];而在福氏完全佐剂
(Freund'scompleteadjuvant,FCA)引起的雄性 Wistar大鼠类
风湿性关节炎(rheumatoidarthritis,RA)模型中,口服大叶秦
艽70%乙醇回流提取物100mg·kg-1可降低炎症部位PGE2
水平达585%[43],提示降低PGE2可能是抑制了 Cox2的结
果。在龙启才等以 Cox2选择性抑制剂塞莱昔布 celecoxib
作阳性对照的实验中,大叶秦艽醇提物在1g·L-1以上时对
脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)刺激的巨噬细胞Cox2增加
有显著抑制作用[44];安卓玲等以大叶秦艽95%醇提物的不
同极性部位灌胃Wistar大鼠制备血清,在以含药血清进行的
体外实验中,龙胆苦苷及不同极性部位对巨噬细胞
RAW2647的磷脂酶 A2(phospholipaseA2,PLA2)活性及脂
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多糖诱导的一氧化氮(NO)产生均有抑制作用,但仅龙胆苦
苷可抑制COX2活性[45]。PLA2是催化花生四烯酸代谢第
一步反应的酶,NO为近年来发现的另一炎症重要因子。
秦艽发挥抗炎祛风湿作用还可能通过机体免疫系统。
龚海洋等在研究中药对机体免疫功能的影响时发现,以相当
于每千克体重30g生药的剂量连续7d灌服秦艽水煎剂能
明显抑制绵羊红细胞(sheepredbloodcels,SRBC)所致的雄
性 NIH小鼠迟发超敏反应(delayedtypehypersensitivity,
DTH)和胸腺指数(thymusindex)[46]。龙启才等发现,大叶
秦艽醇提物01g·L-1或1g·L-1体外(invitro)均对刀豆
素A(ConA)诱导的BALB/c小鼠脾脏淋巴细胞增殖有抑制
作用,而仅在低浓度时对胸腺淋巴细胞增殖有抑制作用,从
而推测秦艽的抗类风湿关节炎作用是通过主要抑制细胞免
疫和部分抑制体液免疫介导的[44]。董建勇等进一步研究得
知,尽管大叶秦艽95%乙醇浸提物的石油醚、醋酸乙酯、正
丁醇和水部位在体外对ConA诱导的大鼠脾 T淋巴细胞增
殖均呈现抑制作用,但只有正丁醇部位在体内试验中有作
用[47]。
倪慧等用电子顺磁共振(electronparamagneticreso
nance,EPR)技术研究发现,佐剂性关节炎(adjuvantinduced
arthritis,AIA)大鼠模型的细胞膜流动性明显降低,而以新疆
秦艽(G.walujewiRegeletSchmalh.)045g·kg-1灌胃预防
给药连续7d则显著增加佐剂性关节炎雄性SD大鼠的红细
胞膜流动性,表明其对关节炎有一定预防作用。此外,新疆
秦艽根部的甲醇及酸水提取物体外清除羟自由基能力较
强[48]。
3.2 健胃抗溃疡
秦艽组植物所含的龙胆苦苷、獐芽菜苦苷等环烯醚萜成
分味道极苦,是苦味健胃剂的有效成分。孙文基将秦艽
75%~95%的乙醇渗漉液经大孔吸附树脂处理得龙胆总苷
提取物,其中龙胆苦苷含量在 50%以上。灌胃龙胆总苷
(25~100)mg·kg-1可促进大鼠胃固体及液体排空,对抗阿
托品引起的小鼠胃排空延迟作用,并对大鼠胃液的总酸排出
量及胃蛋白酶活性有抑制作用[49]。
孙芳云等研究了大叶秦艽的抗胃溃疡作用,将95%乙
醇回流提取物经石油醚脱脂后以0375g·kg-1和1125g
·kg-1提前2d灌胃预防给药,能显著抑制阿司匹林及无水
乙醇引起的Wistar大鼠胃黏膜损伤、缩小溃疡面积,大剂量
有减少胃液和胃蛋白总量分泌的作用[50]。
3.3 其他作用及毒性
刘志春等用琼脂扩散法(打孔法)测定发现,中药秦艽
50%乙醇80℃热浸液可抑制痢疾杆菌S.flexneri生长,但对
同时测定的金黄色葡萄球菌S.aureas和绿脓杆菌P.aerug
inosa无作用[51]。杨愉君等在考察60Coγ射线照射对秦艽药
理作用的影响时发现,股静脉注射麻花秦艽70%醇浸液(相
当于每kg体重1g生药)能显著降低健康猫的血压[52],而60
Coγ射线照射对此无影响。
秦艽在《神农本草经》中列为中品,毒性很小。急性毒
性实验表明,粗茎秦艽水提物和醇提物对雄性昆明小白鼠的
LD50相当于每千克体重(1896±102)g和(1738±053)
g生药,动物在10~30h内死亡[40]。用大叶秦艽70%乙醇
回流提取物100mg·kg-1(相当于每1kg体重119g生药)
口服治疗雄性 Wistar大鼠类风湿关节炎连续28d后,大鼠
体重增加184% ~452%,存活率100%;而生理盐水和强
的松对照组的体重则分别降低了117%,595%,强的松组
存活率不到10%[43]。
4 小结与展望
目前的研究表明,秦艽组植物主要含环烯醚萜和三萜、
甾体类成分,尤其以环烯醚萜为其特征性成分。秦艽组植物
的药理作用主要集中在抗炎镇痛上,对胃、血压、微生物等也
有一定作用。迄今从秦艽组植物中得到的化合物数量还不
多,且皆为中小极性物质。从已发现的二苯甲酰化和双糖苷
裂环烯醚萜来看,这些稀有天然产物对丰富该组植物乃至整
个环烯醚萜的化合物结构类型,以及在化学分类学上具有重
要意义,有待深入研究。
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第34卷第16期
2009年8月
                           
Vol.34,Issue 16
 August,2009
ChemicalandpharmacologicalresearchforSect.
Aptera(Gentiana)
MUZhenqiang1,YUYang1,GAOHao2,3,JIAOWeihua1,YAOXinsheng1,2,3
(1.SchoolofChineseMateriaMedica,ShenyangPharmaceuticalUniversity,
Shenyang110016,China;
2.InstituteofTraditionalChineseMedicineandNaturalProducts,ColegeofPharmacy,
JinanUniversity,Guangzhou510632,China;
3.ProvincialKeyLaboratoryofPharmacodynamicConstituentsofTraditionalChineseMedicineandNewDrugsResearch,
JinanUniversity,Guangzhou510632,China)
[Abstract] Sect.Aptera(GentianaL.)istheplantoriginofTraditionalChineseMedicine(TCM)“Qinjiao”,whichisused
totreatrheumatismandpainswithalonghistory.TheplantsofSect.Apteramainlycontainiridoids,triterpenesandsteroids,andpos
sessantiinflammatory,analgesia,stomachinvigorateandbacteriainhibitoryefects,etc.Herein,wereviewedtheadvancesofchemi
calandpharmacologicalinvestigationsofSect.Apteraforfurtherresearch.
[Keywords] GentianaL.;Sect.Aptera;chemicalconstituents;pharmacology;iridoid;advances
[责任编辑 王亚君]
关于召开“第5届华人药师临床药学专题研讨会”征文的通知
《中国新药与临床杂志》社主办、上海市药学会协办的“第5届华人药师临床药学专题研讨会”拟定于
2009年11月下旬在上海市召开。届时将邀请国内各省市及我国台湾、香港地区、欧美、新加坡等地的医学
家、药学家参加此次大会,并进行精彩的学术报告和学术交流。热烈欢迎所有相关领域的专家学者和同道踊
跃投稿并参加会议,现将征文相关事项通知如下:
1 会议主题 抗肿瘤药物临床药学监护实践
2 征文内容 ①抗肿瘤药物静脉注射液配制要求与管理;②抗肿瘤药物品种配制的配伍及稳定性;③抗肿
瘤治疗方案的解读;④各种新问世抗肿瘤药物的介绍;⑤抗肿瘤药物治疗的新思维与进展;⑥药师在姑息疗
法中的作用与地位;⑦抗肿瘤药物临床药学监护实践。
3 论文要求 未在国内外公开刊物上发表的论文。论文要有创新性,引证资料可靠。字数一般在5000字
以内,并附400字以内的摘要。请务必附通讯地址、联系电话、手机、Email,以便及时联系。论文入选后,将
统一编印论文集。
4 论文截止日期 2009年9月15日。
5 投稿方式 本次大会只接收网上投稿收集论文,Email:xyylc_tougao@126.com,来稿请注明“CCPF会议
投稿”。
6 联系方式 《中国新药与临床杂志》编辑部,电话:021-61673763(办),Email:xyylc_ldl@126.com。
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第34卷第16期
2009年8月
                           
Vol.34,Issue 16
 August,2009